[发明专利]一种植入式高密度电极点柔性探针电极及制备方法

说明书

本发明提供了一种植入式高密度电极点柔性探针电极及制备方法，电极包括聚合物绝缘层和金属层，将聚合物绝缘层和金属层由下到上依次交叠布置，形成由多层聚合物绝缘层和多层金属层构成的电极结构，且每层金属层包覆于聚合物绝缘层之间，使间隔布置的金属层之间电气绝缘；电极的上表面、下表面以及一侧或两侧面设置电极点，在电极上形成表面电极点和侧面电极点。本发明提供了一种侧面分布的电极点的设计方案，在电极的上表面、下表面、侧面均分布电极点，相对于普通的表面电极点，侧面电极点的分布方式具有更高的电极点密度。

技术领域

本发明涉及生物医学工程技术领域使用的柔性探针植入式生物电极，具体地，涉及一种植入式高密度电极点柔性探针电极及制备方法。

背景技术

脑机接口技术提供了一种脑与外界的交流方式，它绕开外围神经和肌肉组织，通过人工手段直接将脑部的信号传与外界或是通过刺激的方式把外界的信息传递给大脑，基于这种方式，一些患有肢体残疾、肌肉萎缩或者外周神经损伤导致瘫痪的病人可以通过脑机接口直接读取脑部的电信号实现神经连接或者与外部辅助设备连接，重获运动与感觉功能。

上个世纪七八十年代，法国格勒诺布尔大学的神经外科学家Benabid等人首次运用神经电极刺激丘脑腹中间核治疗帕金森病的震颤，并获得较为满意效果。如今，美国食品药品监督管理局已分别于1997年、2003年与2009年批准深部脑刺激(DBS)作为治疗手段用于原发性震颤、帕金森病、肌张力障碍和强迫症。相对于普通的手术毁损术和药物治疗，DBS具有有效率高、副作用小、电极植入手术微创、治疗作用可控可逆、并发症少等特点。此外，对于抑郁、阿兹海默症、慢性疼痛与创伤后应激综合征也具有一定的应用前景。

在过去的几十年里，有多种神经微电极被应用于神经环路研究，比如RobinsonD.A.在论文“The electrical properties of metal microelectrodes”中提到的一种金属丝电极，这种金属丝电极制作简便，成本低廉，植入后对生物体损伤小，最早被使用也是最为成熟的一种神经微电极，但是此种电极只有单根探针且仅在前端上有一个电极点，较少的电极点数已经无法满足高分辨率刺激与记录的需求。随着MEMS技术的发展，基于硅基底的高密度电极大量涌现，其中，最典型的就是犹他电极和密西根电极，例如美国布朗大学的Leigh R.Hochberg和John P.Donoghue等研究人员在论文“Neuronal ensemble controlof prosthetic devices by a human with tetraplegia”中提到的犹他电极，其具有的三维阵列结构使其比较适合记录皮层内不同深度神经元的活动，美国密西根大学的K.Najafi和K.D.Wise等研究人员在论文“A high-yield IC-compatible multichannel recordingarray”提到的密西根电极仅在单根探针上就集成了多个电极点，具有更高的集成度和电极点密度。兼容MEMS工艺使得这类硅基电极的加工具有较高的可控性与可重复性，但是硅相对生物体组织较高的杨氏模量会在长期埋置过程中引起周围神经信号的衰退，组织坏死，此外，硅基的神经探针在受到切向应力后容易发生折断。

近年来，受益于生物相容聚合物及其加工工艺的发展，基于柔性薄膜的电极得到了实现，例如Angela Tooker等人在文章“Polymer Neural Interface with Dual-SidedElectrodes for NeuralStimulation and Recording”中提到的基于聚酰亚胺的柔性薄膜探针，这种电极采用聚酰亚胺作为电极的基材，模量相对于硅基底少两个数量级，因此生物相容性更好，在长期植入上更具有优势，但是，由于加工聚合物工艺精度远不及硅基工艺的精度，所以无法像硅基电极一样通过传统的加工工艺在柔性聚合物表面制作高密度的电极点。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种植入式高密度电极点柔性探针电极及制备方法。